XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

I�FLUÊ�CIA DO DESLIZAME�TO EM TURBIDEZ E SÓLIDOS TOTAIS �A ÁGUA DO RIO: estudo de caso da bacia do rio Cubatão do �orte, Santa

Catarina

Masato Kobiyama1; Aline Almeida de Mota

2 & Paloma Meneghini

3

RESUMO --- Os eventos de precipitação que ocorreram na Bacia Hidrográfica do Rio Cubatão do Norte (BHRC), região nordeste catarinense, no ano 2008, apresentaram alta intensidade e grande volume, o que ocasionou o deslizamento na área da mesma. Então, o objetivo do presente trabalho foi analisar a influência desse deslizamento sobre a turbidez e a concentração de sólidos totais (ST) na água do rio. Na BHRC, se localiza uma infra-estrutura conjunta de captação de água e estação de tratamento de água da Companhia Águas de Joinville. Neste local, o monitoramento da qualidade da água bruta, vazão do rio e precipitação vem sendo realizado. Os dados de turbidez, ST, e vazão foram analisados. Embora houvesse poucos dados, encontrou-se uma correlação positiva entre turbidez e ST. A análise mostrou que o comportamento da turbidez da água na ocorrência de deslizamento é totalmente diferente do que no período de ausência de tal desastre. O resultado implica que a estimativa de produção de sedimentos em bacias não pode ser considerada simples caso ocorra deslizamento na mesma. Assim, deve-se estar atento para o fato de que as ferramentas para modelagem para estimativa de produção de sedimentos atualmente disponíveis podem resultar produtos que não correspondem à realidade.

ABSTRACT --- The precipitation events that occurred in the Cubatão do Norte River watershed (BHRC), northeastern Santa Catarina, in 2008, showed high intensity and large quantity, which caused the landslide in this watershed. Therefore, the objective of this study was to analyze the influence of the landslide on the turbidity and the total solids (TS) concentration in the river. At the BHRC exists an infrastructure of water uptake and the water treatment plant of the Water Company of Joinville. The monitoring of the raw water quality, the river discharge and precipitation has been carried out at this place. The data of the turbidity, ST, and discharge were analyzed. Although there were a few data, a positive correlation between turbidity and ST was found. The analysis showed that the turbidity behavior in the landslide occurrence is completely different from that during the period without such a disaster. The result implies that the estimated production of sediments in watersheds must not be considered simple when landslides occur. Therefore, it is necessary to be aware of the fact that the currently available modeling tools to estimate the sediment production of products might not correspond to the reality.

Palavras-chave: deslizamento, turbidez, sólidos totais ___________________

1) Bolsista do CNPq, Professor associado II da UFSC, CTC/ENS, Caixa Postal 476, Florianópolis/SC, 88040-900, Brasil. E-mail: kobiyama@ens.ufsc.br 2) Bolsista do PIBIC, acadêmica do Curso de Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina, Caixa Postal 476, Florianópolis/SC, 88040-900, Brasil. E-mail: aline.mota86@hotmail.com.br 3) Coordenadora das Estações de Tratamento de Água, Companhia Águas de Joinville, Av. Coronel Procópio Gomes nº 790 | Bucarein – Joinville/SC, 89202-300, Brasil. E-mail: paloma.meneghini@aguasdejoinville.com.br

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1. I�TRODUÇÃO

A produção de sedimentos resulta dos processos erosivos (desagregação, transporte e

sedimentação) na bacia hidrográfica. Agentes ambientais tais como água, vento e terremoto

(vibração da terra) desagregam a terra e esses materiais desagregados são transportados e

depositados. Quando ocorre uma produção abrupta e elevada de sedimentos e atinge a sociedade,

esse fenômeno pode ser denominado desastre de sedimentos.

Essa produção de sedimentos é um fenômeno natural. As planícies de inundação nas quais a

maioria da população mundial vive são formadas por tal produção ao longo do tempo

geomorfológico. Isto significa que o desenvolvimento das sociedades não poderia acontecer sem

produção de sedimentos. Portanto, precisa-se conviver com tal produção. Os sedimentos carregam

nutrientes que fertilizam terras e, dependendo de sua concentração, transportam microrganismos ou

matéria orgânica ocasionando melhora na fauna fluvial. Assim, possuem efeitos benéficos.

Entretanto, o transporte de sedimentos pode causar, pelas partículas em suspensão, a degradação da

qualidade de água para os usos humanos; além de impedir a penetração da luz e calor, reduzindo a

atividade de fotossíntese essencial à salubridade dos corpos de água e modificando a vida aquática.

Ainda, o sedimento do leito eleva seu nível do leito, prejudicando a navegação e provocando

enchentes locais mais freqüentemente. Como a sociedade está inserida no ecossistema de produção

de sedimentos, o desequilíbrio desse sistema traz desastres.

Para reduzir prejuízos associados a desastres naturais, deve-se entender os mecanismos dos

fenômenos (Kobiyama et al., 2006). É necessário familiarizar-se com os diversos processos

existentes no sistema de produção de sedimentos a fim de tentar conviver com o mesmo. Isto

possibilitará a realização de controle e manejo do sistema.

Nesse contexto, o presente trabalho teve objetivo de analisar como a ocorrência de

deslizamento alterou a turbidez e a concentração de sólidos totais da água na Bacia Hidrográfica do

Rio Cubatão do Norte (BHRC), Santa Catarina no final do ano 2008. A quantidade total e

intensidade pluviométrica no Estado de Santa Catarina foram extremamente elevadas (Rocha et al.,

2009). Essa anormalidade não foi exclusividade da BHRC.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1. Área de estudo

A Bacia Hidrográfica do Rio Cubatão do Norte (BHRC) possui uma área total de 492 km²,

com uma extensão do canal principal de 88 km. Sua nascente com altitude de 1100 m está situada

na Serra Queimada, e sua foz, no estuário da Baía da Babitonga (Gonçalves et al., 2006). A BHRC

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se localiza nos municípios de Garuva e Joinville no Estado de Santa Catarina, sendo que 80% da

bacia ficam no município de Joinville (Figura 1). Relatando o histórico de inundações em Joinville

desde sua fundação, isto é, 1851, Silveira e Kobiyama (2007) mostraram que a BHRC vem

freqüentemente sofrendo inundações.

Figura 1 - Localização da Bacia Hidrográfica do Rio Cubatão do Norte.

2.2. Dados

A Companhia Águas de Joinville (CAJ) é órgão responsável pelo abastecimento de água no

município de Joinville, e instalou a infra-estrutura da captação de água na BHRC, que atualmente

corresponde a 70% do consumo total da água do município. No local onde estão essas instalações, a

CAJ faz medição automática de vários parâmetros da qualidade das águas bruta e tratada, inclusive

para turbidez as medições acontecem a cada 30 minutos. Além disso, a concentração de sólidos

totais (ST) da água bruta é monitorada uma vez por mês.

No mesmo local, o Laboratório de Hidrologia (LabHidro) da Universidade Federal de Santa

Catarina (UFSC) instalou uma estação fluviométrica e pluviométrica automática que realiza a

medição de precipitação e nível de água no rio cada 10 minutos (Figura 2). Grison et al. (2008)

apresentou a curva-chave para essa estação fluviométrica com uso de ADCP.

XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

Figura 2 - Localização da área da BHRC considerada à montante da CAJ.

2.3. Avaliação do deslizamento

Como o acesso via terrestre é extremamente complicado, o deslizamento na BHRC, cuja

iniciação de movimento de massa ocorreu no fim de novembro de 2008, foi observado via aérea. O

movimento de massa no local do deslizamento foi avaliado através da comparação entre o

hidrograma e o comportamento da turbidez (e ST).

Através de uma fotografia aérea (Figura 3) estimaram-se aproximadamente as dimensões do

deslizamento (120 m de comprimento e 75 m de largura). A Figura 4 mostra claramente a influência

do deslizamento sobre a turbidez e sólidos totais no rio.

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Figura 3 – Deslizamento próximo ao rio

Cubatão.

Figura 4 – Encontro dos rios Quiriri e Cubatão.

Esse desastre acarretou problemas sérios no tratamento da água captada na estação de

tratamento de água (ETA) da CAJ. Assim, no dia 03 de dezembro de 2008, a vazão da ETA foi

reduzida em cerca de 20%. Na Figura 5 pode-se observar a água com turbidez extremamente alta

nas instalações da ETA.

Figura 5 – Alta turbidez nas instalações da ETA: (a) Floco decantador; (b) Captação e (c) Calha

Parshall.

XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

2.4. Análise dos dados

Os dados de precipitação utilizados no presente trabalho foram medidos na estação

pluviométrica que se localiza nas instalações da CAJ. Assim, considerou-se que esses valores de

precipitação sejam médios na área de contribuição da captação de água para abastecimento.

Segundo Grison et al. (2008), a curva-chave da estação fluviométrica é:

� = 0,3293 ∙ ,�� (1)

Então, usando esta equação, calculou-se a vazão em m3/s, a partir dos dados obtidos do nível

da água do rio.

Usando dados de turbidez e ST, os quais foram obtidos no mesmo momento (Tabela 1) no

período de 26/03/2008 a 18/08/2008 (antes da ocorrência de deslizamento), verificou-se a relação

entre esses dois parâmetros.

Tabela 1 - Datas e horários da coleta de ST e medição de turbidez.

Data Hora 26/03/2008 16:40 28/04/2008 16:30 07/05/2008 10:00 18/06/2008 11:20 09/07/2008 11:05 18/08/2008 12:00

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Figura 6 apresenta o hidrograma e o hietograma horários para o período de 01 de

novembro a 10 de dezembro de 2008, que inclui as datas em que ocorreu o deslizamento

provocando aumento brusco de turbidez. É possível notar que a precipitação apresentou valores

muito altos neste período, chegando aproximadamente até 60 mm/h.

XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

Figura 6 - Hidrograma e hietograma horário da BHRC no período de 01/11/2008 a 10/12/2008.

A partir dos dados de turbidez e ST medidos na estação de tratamento de água da CAJ foram

feitas correlações com a vazão. A Figura 7 mostra que os comportamentos de vazão e turbidez no

período de 21 a 28 de outubro de 2008, no qual ainda não ocorreu deslizamento, se apresentam

razoavelmente em sintonia.

Figura 7 - Valores de turbidez e vazão para o período de 21 a 28 de outubro de 2008.

Os sistemas estão expostos e assim, sua estabilidade pode ser quebrada por algum fator

externo. Neste caso, algumas vezes os valores de turbidez apresentam acréscimos exorbitantes,

enquanto que a vazão continua sem ou com pouca alteração. A Figura 8 ilustra como a turbidez

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1-nov 6-nov 11-nov 16-nov 21-nov 26-nov 1-dez 6-dez

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0:00

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21/10/2008 22/10/2008 23/10/2008 24/10/2008 25/10/2008 26/10/2008 27/10/2008 28/10/2008

Tu

rbid

ez (U

�T

)

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ão (m

3 /s)

Vazão

Turbidez

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aumentou bruscamente em 3 dias: 28 e 30 de novembro e 3 de dezembro de 2008. Assim,

visualmente a correspondência que existe entre turbidez e vazão foi quebrada nesse período.

Figura 8 - Valores de turbidez e vazão para o período de 27/11 a 04/12 de 2008.

A Figura 9 apresenta uma comparação entre as correlações correspondentes a vazão e

turbidez, sem ocorrência de deslizamento e influenciada pelo desastre. Embora as correlações sejam

pequenas, ainda se apresenta bem maior quando não ocorre deslizamento.

(a)

(b)

Figura 9 - Correlação entre vazão e turbidez. (a) período de 21 a 28 de outubro de 2008;(b) período

de 27/11 a 04/12 de 2008.

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3:00

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21:00

1:30

6:00

10:30

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4:30

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3:00

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27/11/2008 28/11/2008 29/11/2008 30/11/2008 01/12/2008 02/12/2008 03/12/2008 04/12/2008

Tu

rbid

ez (U

�T

)

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ão (m

3 /s)

Vazão

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R² = 0,0685

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Tu

rbid

ez (U

�T

)

Vazão (m3/s)

R² = 0,0097

0

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400

600

800

1000

1200

1400

0,8 0,85 0,9 0,95

Tu

rbid

ez (U

�T

)

Vazão (m3/s)

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Como os dados de ST são mensais, e os de turbidez são medidos a cada 30 minutos analisou-

se a correlação entre ambos (Figura 10). Obteve-se então a Equação (2), que foi utilizada para

calcular ST a cada 30 minutos, sendo que cada valor é correspondente a uma vazão no mesmo

momento.

�� = 2,403 ∙ �������� + 45,306 (2)

Figura 10 - Correlação entre ST e Turbidez

A partir dos dados de ST obtidos da correlação, foi possível estimar a concentração de ST na

água do rio. A mesma uniformidade que existe entre turbidez e vazão, também existe entre vazão e

ST (Figura 11). Apesar disso, no período que ocorreu o evento de deslizamento naturalmente a

concentração de ST aumentou significativamente, seguindo o mesmo desequilíbrio apresentado pela

turbidez (Figura 12).

Figura 11 - Concentração de ST no período de16 a 21 de dezembro de 2008.

y = 2,403x + 45,306R² = 0,687

0

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L)

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16/12/2008 17/12/2008 18/12/2008 19/12/2008 20/12/2008 21/12/2008

ST (

mg/

L)

Vaz

ão (

m3 /

s)

Vazão

ST

XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 10

Figura 12 - Concentração de ST no período dos deslizamentos.

O aumento brusco de ST foi mostrado qualitativamente nas figuras anteriores. Para

comprovar quantitativamente que a produção de sedimentos nesse período foi realmente

significativa comparou-se a produção antes e durante o deslizamento. A produção de sedimentos no

dia 30/11/2008 foi pouco mais que 5 vezes maior que no dia 19/10/2008, apesar de os valores da

vazão média diária serem muito semelhantes nesses dias.

Tabela 2 - Média diária de vazão e concentração de ST para diferentes períodos.

Data Qmédia (m3/s) STmédio (mg/L)

Sem ocorrência de deslizamento

03/05/08 0,804 60,37 07/10/08 0,810 53,44 19/10/08 0,856 72,11

Ocorrência do deslizamento

28/11/08 0,882 468,16 30/11/08 0,850 395,80 03/12/08 0,832 493,14

4. CO�SIDERAÇÕES FI�AIS.

Considerando apenas uma ocorrência de deslizamento na bacia hidrográfica do rio Cubatão

do Norte no estado de Santa Catarina, sua influência na turbidez e sólidos totais da água bruta no

município de Joinville foi relatada e discutida.

O deslizamento (um tipo de movimentos de massas) produz sedimentos em rios. Portanto,

pode ser considerado como um tipo de processo erosivo. Entretanto, o mecanismo de produção de

sedimentos pelo deslizamento é bem diferente daquele pela erosão laminar, sulco, entre outros. Isto

implica que os modelos que consideram essas erosões, por exemplo RUSLE (Renard et al., 1997) e

SWAT (Neitsch et al., 2005), não conseguem simular adequadamente a produção de sedimentos no

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27/11/2008 28/11/2008 29/11/2008 30/11/2008 01/12/2008 02/12/2008 03/12/2008 04/12/2008

ST (

mg/

L)

Vaz

ão (m

3 /s)

Vazão

ST

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rio para casos de ocorrência de deslizamento. Embora o presente trabalho demonstre apenas um

estudo preliminar, é suficiente para chamar atenção dos modeladores de produção de sedimentos em

bacias e para mostrar a importância de estudo do efeito de deslizamento na produção de sedimentos.

AGRADECIME�TOS

O presente trabalho obteve apoio parcial do Projeto “Curso de capacitação em hidrologia e

hidrometria para conservação de mananciais” financiado pelo Edital MCT/CNPq/ CT-HIDRO – nº

037/2006”. Os autores agradecem aos membros do LabHidro-UFSC pela discussão geral sobre

deslizamentos e pelo levantamento em campo.

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